[发明专利]一种含钛铁矿外燃煤熔融还原方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁矿石冶炼工艺，尤其是涉及一种对钒钛磁铁矿的熔融还原炼铁方法。

 

背景技术

目前，世界各国研究发展了很多的炼铁方法，其中最主要的是采用铁矿石作为主要原料的高炉炼铁法，高炉炼铁方法具有技术经济指标良好、工艺简单、生产量大、劳动生产率高等优点。我国具有较为丰富的钒钛磁铁矿，其分布广泛，储量丰富，已探明储量98.3亿吨，远景储量达300亿吨以上。钒钛磁铁矿的主要有用组分为铁45~60％，钛氧化物6~12％，钒0.2~0.8％，铬0.1~2%。对于钒钛磁铁矿而言，如果采用高炉法炼铁，当炉渣中的二氧化钛含量超过百分之三十时，将会出现泡沫渣严重、炉渣粘稠、铁水粘罐、渣铁沟挂渣多等诸多问题，因此，为了保证高炉炼铁时的顺行，必须通过添加部分普通矿的方法使炉渣中二氧化钛的含量控制在百分之二十五以下，由于炉渣中二氧化钛的含量低，使钛的回收利用成本高，经济性差，这样，炉渣中的二氧化钛难以得到有效的开发利用，大量的钛资源白白浪费。

熔融还原方法是一种较为新颖的炼铁方法，例如，在中国专利文献上公开的“一种利用富氧顶吹熔融还原冶炼钒钛磁铁矿的方法”，公布号为CN102382919A，首先分别将炉料钒钛磁铁矿、白云石、石灰和非焦煤破碎后进行混匀并预热，然后喷吹进入熔融还原炉内；同时以富氧顶吹方式进行熔炼得到铁水和炉渣；将炉渣与钠盐焙烧，使其中的钒、钛转化为钒酸钠和钛酸钠，再对其进行水浸和酸浸，然后过滤，使钒酸钠和钛酸钠分开，最后分别对钒酸钠和钛酸钠以常规方法进行回收钒、钛。该技术方案可以直接使用非焦煤和粉矿，从而减少了对宝贵的焦炭的需求以及对环境的污染。但是上述炼铁方法存在如下问题：首先，由于熔融还原工艺能耗比高炉要高，也就是说，需要使用大量的煤用于提供热量和还原铁，因而炉渣中含有大量的煤灰，进而贫化炉渣中的二氧化钛含量；其次，对炉渣中的钛的回收工艺步骤多。因而增加了后续钛的提炼回收难度和成本，经济性差。

 

发明内容

本发明的目的之一在于解决现有的含钛铁矿炼铁方法所存在的炉渣中二氧化钛含量低、不利于对钛的回收利用的问题，提供一种含钛铁矿外燃煤熔融还原方法，一方面可直接使用非焦煤炼铁，同时提高冶炼炉渣中二氧化钛的含量，实现含钛铁矿中的钛资源的有效回收利用。

本发明的另一个目的在于解决现有的含钛铁矿炼铁方法所存在的炉渣中二氧化钛的回收利用工艺复杂、成本高的问题，提供一种含钛铁矿外燃煤熔融还原方法，可显著地简化冶炼炉渣中二氧化钛的回收工艺，提高含钛铁矿中的钛资源回收利用的经济性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种含钛铁矿外燃煤熔融还原方法，包括如下步骤：

a.   将含钛铁矿和还原煤破碎后与粘结剂一起混匀并制成原料团块；

b.   将原料团块送入一个预还原炉中干燥、预热和预还原；

c.   将一个燃煤炉中燃煤所产生的高于1500℃的高温火焰喷入一个熔融还原炉中,使熔融还原炉达到熔融还原所需的高温，然后将预还原炉中的原料团块送入熔融还原炉中还原、熔化和造渣，从而得到铁水和炉渣。

现有的熔融还原冶炼工艺是将燃煤直接在熔融还原炉中燃烧产生热量，从而实现含钛铁矿的还原的，而本发明的熔融还原炉系统中新增了燃煤炉，燃煤炉中的非焦煤燃烧所产生的高于1500℃的高温火焰喷入熔融还原炉中，以便为熔融还原炉提供还原含钛铁矿所需要的热量，而还原必须的碳可由原料团块中的还原煤所提供，从而可极大地减少熔融还原炉中的煤灰，显著地提高冶炼后形成的炉渣中二氧化钛的含量，进而降低后续对炉渣中的钛的回收利用成本，使炉渣中的二氧化钛难以得到有效的开发利用。其中的预还原炉则可以是转底炉、隧道窑或者带式焙烧炉。

作为优选，在步骤c后增加步骤d：

将炉渣送入一个碳化炉内，该碳化炉内部装有由煤干馏形成的碳颗粒，碳化炉通过电加热到1500℃~2500℃，炉渣中的二氧化钛与高温的碳颗粒反应生成碳化钛，碳化钛附着在碳颗粒上，同时炉渣中的铁氧化物、铬氧化物和钒氧化物还原后生成铁-铬-钒合金。